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音响技术中的分频器的功能和类型

来源: 发布时间:2022-12-14 热度:
  1.分频器的作用  音响分频器也称为分频网络。分频器的功能是将全频带的声频信号分成不同的频段,并将其发送到相应工作频率的扬声器中,以便它们能够获得适当频带的激励信号,然后重放。例如,在二分频扬声器中,高频扬声器通过高通滤波器分离,低频扬声器通过低

  1.分频器的作用

  音响分频器也称为分频网络。分频器的功能是将全频带的声频信号分成不同的频段,并将其发送到相应工作频率的扬声器中,以便它们能够获得适当频带的激励信号,然后重放。例如,在二分频扬声器中,高频扬声器通过高通滤波器分离,低频扬声器通过低通滤波器分离。分频网络的具体功能包括:

  (1)展宽带,改善频响。例如,低频扬声器在1.5~3kHz左右有大峰谷,分频网络可以保证在1.2kHz上述能量发送到中间,高频扬声器单元不发送到低频单元,使扬声器本身的频率响应要求不那么苛刻,可以避免扬声器频率响应上的大峰和低谷,使整个扬声器保持宽而平坦的频率响应。

  (2)提高效率。也就是说,不要把高频能量浪费在不产生高音的扬声器上。

  (3)保护中高音扬声器不受损坏。由于人耳对中高频声音敏感,低频需要更多的能量,即使用更多的能量来推动低频扬声器。如果向中高频单元输入低频大信号,这些单元的膜片会过度振动,导致失真,甚至损坏音圈和隔膜。因此,在保护中,高频单元也是使用分频网络的重要原因。

  2.分频器的类型

  分频器的类型可以根据电路的结构、分频的频段数、分频器的衰减率以及与扬声器的连接方式进行分类。

  (1)根据电路结构进行划分。根据电路结构,分频器可分为两类。一种是功率分频器,也称为被动分频器或无源分频器;另一种是电子分频器,也称为主动分频器或有源分频器。①功率分频器。功率分频器位于功率放大器后面,设置在扬声器中,由电容器和电感滤波器网络组成。其特点是在功率放大器和扬声器之间设置分频网络

  功率分频器的优点是:一是使用方便,结构简单,成本低。无需调整即可与扬声器安装;第二,它更容易连接系统。只要向功率放大器输入全频信号,并将功率放大器与扬声器连接,即可实现全频放大器;第三,所需的功率放大器很少。一般来说,一个双通道功率放大器可以携带两个全频被动分频扬声器,因此系统成本较低。功率分频器的缺点是:首先,分频网络需要消耗功率,导致音频点和交叉失真。其参数与扬声器阻抗直接相关,扬声器阻抗为频率函数,与标称值偏差较大,误差较大,不利于调整,计算困难;第二,功率放大器输出的功率音频信号通过电容器和电感器滤波器后,必然会因电容器和电感器的非线性而失真,声音失真是不可避免的;第三,从功率放大器输出的音频功率信号会导致每个电容器和电感器件的功率信号损失,因此被动分频的功率信号损失较大;第四,分频衰减率不能太高,一般***大值为12dB/双频率和分频交叉区域的干扰太大。这是因为被动分频器提高分频衰减率的方法是增加电容器或电感器的数量,即滤波阶数。然而,增加电容器或电感器的数量意味着增加信号失真和功率损失,提高分频衰减率的结果带来了更多其他问题

  ②电子分频器。电子分频器的电路形式。它是一种将音频弱信号分频的设备,一般由有源电子线路分频系统组成。其特点是分频系统位于功率放大器之前。全频带的音频弱信号分频后,将两个分频器的低音和高音或三个分频器的低音、中音和高音信号分别发送到各自的功率放大器(简称功率放大器),然后由功率放大器输出到低音、高音或低音、中音和高音扬声器。这种方法称为主动分频。由于工作在弱信号条件下,可以使用小功率电子有源滤波器来实现分频。

  电子分频器的优点是:一是采用电子线路组成的有源电子滤波器对弱信号进行分频处理,声音信号损失小,失真小,复制音质好;其次,分频衰减率可高于被动分频率,达到24dB/双频很容易,分频交叉区比被动分频小很多,基本克服了低音单元声音之间的干扰;第三,可调性好,电声指数高。

  电子分频器的主要缺点是电路结构复杂。由于主动分频模式高,中低音分别使用独立的功率放大器,成本高,投资大,一般用于要求高的专业扩声系统。

  (2)根据分频频段进行评分。分频器根据分频频段进行评分。常见的有两种类型:二分频和三分频。二分频器实际上是高通和低通滤波器的组合,而三分频器在中间增加了带通滤波器。它们都利用电感元件L通低频阻高频和电容元件C通高频阻低频的性质来达到滤波或分频的目的。

  应根据所用扬声器的频率特性来选择分频点,选择原则是保证每个扬声器在频率响应***平稳的部分工作。***简单的分频是二分频,将声音分为高频和低频。分频点需要高于低音扬声器上限频率的1/2,低于高音扬声器下限频率的2倍。一般分频点为800Hz~3kHz之间。三分频是将声音分为低音、中音和高音,有两个分频点。低音分频点一般取300~5000Hz,也有取200Hz高音分频点一般为2~5kHz,取什么频点取决于扬声器单元的频率特性和失真。一般来说,在考虑分频点时,扬声器频响曲线上的扁平部分应尽量保持,并在分频点外取明显的大峰谷和失真点。对于中、高频扬声器,不要在其低频截止频率处选择分频点,因为在共振频率以下失真很大。每个扬声器的阻抗***好是一样的,否则就要设计不同输出特性的分频器来匹配。如果阻抗相同,功率不同或中、高音太大,则应在低功率扬声器分频网络后或高通网络后添加衰减器进行平衡。

  (3)根据分频器的衰减率进行划分。分频器的衰减率是指分频点以外的曲线的斜率。斜率越大,衰减率越大。根据分频点以外的曲线,分频器的斜率(衰减率)为-6dB/Oct,-12dB/Oct,-18dB/Oct,-24dB/Oct有几种类型,其中前两种是常用的。每个通道对应的元件数是一个(或一组),两个(或两组)LC元件。-18dB/Oct分频器衰减率大,分频后不必要的频带被彻底切除,音质也好。但由于元件数量增加,调整困难,插入损耗大,因此使用不多。dB/Oct分频器的衰减率更为罕见。

  (4)按分频器与扬声器的连接方式进行划分。根据分频器与扬声器的连接方式,分为串联式和并联式。串联式是指扬声器在分频网络的回路中串联,并联式是指扬声器连接到分频网络的输出端。

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